林颖等：高锰钢高速冲击时剪切区TP行为的准原位分析 ·705· (c) (e) 3.3mm 8.7mm 图2帽形样品的加工情况及标记位置.(a,b)切割处理情况：（©）变形前截面尺寸及电子背敢射衍射选区位置：(d)变形前截面形貌： (c)变形后截面形貌 Fig.2 Processing conditions and marked positions of hat-shaped specimen:(a,b)cutting method of the specimen:(c)section size of specimen be- fore deformation and selected position of EBSD:(d)cross-section morphology of specimen before deformation:(e)cross-section morphology of speci- men after deformation 分进行实验.变形前对截面剪切区（约1.5m×2心马氏体含量几乎为零.变形后六方马氏体和体心 mm)进行金相及电子背散射衍射技术观察，变形后 马氏体含量增多，但由于变形量较小，所以相变不是 由于试样表面稍有磨损，所以经抛光、微浸蚀后做电 很显著.由于冲击之后样品表面稍有磨损，且变形 子背散射衍射分析，因此个别晶粒形貌略有改变. 后残余应力大，无法直接标定，所以经抛光后微浸蚀 冲击载荷的加载时间为80s,应变率为12000s-1, 做EBSD,因此个别晶粒形貌略有改变.由于变形后 试样高度方向变形为9%. 样品剪切区下端略有翘曲，因此只对比剪切区上端 组织的取向和相分布信息通过背散射电子衍射 共100个晶粒的变形情况.为便于定量分析，对各 技术(EBSD)测定，将试样进行机械抛光，依次用 个晶粒进行编号，并划分出距离剪切区中心线（黑 2.5、1和0.5m的金刚石抛光膏.为了减小残余应 色实线)两侧各300μm(绿色实线)的区域以便与模 力和方便单个晶粒的观察，机械抛光后采用体积分 拟获得的结果进行对比.观察发现，剪切区中心线 数4%的硝酸乙醇溶液(4%HN03和96%C,H,0H) 的两侧，相变程度存在差异，远离试样中心一侧相变 腐蚀40~60s,并快速用乙醇清洗，冷风吹干. 量多于另外一侧. 腐蚀后的试样利用装有HKL Channel5EBSD 表1是试样左右两侧剪切区，距离剪切区中心 探头的ZEISS-ULTRA55场发射电镜显微镜进行相 线两侧各300m的区域内各晶粒在变形前后三相 分布、晶粒取向等的分析.工作电压为20kV,工作 体积分数变化的平均值.由于重新制样，使所观察 距离为16.5mm,样品台倾斜70°，光阑为120μm,采 的晶粒截面发生变化，导致个别晶粒与变形前相比， 用6~8条菊池带标定 出现奥氏体体积分数增加的反常现象，这些晶粒在 为了对实验中观察到的现象进行辅助验证，借 图3中的编号分别为：帽形样左侧剪切区域的16、 助有限元就该实验所对应的试样尺寸和加载条件进 25、36号晶粒，以及右侧剪切区域的35、52、53、55、 行了有限元模拟.模拟后试样变形为8.92%，与实 57、58、60号晶粒共10个晶粒，为排除这些晶粒的 验测得的形变9%差距很小，说明模拟比较有可 干扰，以剩余的90个晶粒进行统计.根据统计结果 信度 可知，从奥氏体减少量、六方马氏体和体心马氏体的 增加量来看，远离试样中心一侧都比另一侧多，说明 2实验结果 远离试样中心一侧受力更大，TRP效应更显著 2.1剪切区不同位置相变程度的不均匀性 2.2剪切区不同位置应变程度的不均匀性 冲击前后试样剪切区域进行EBSD检测，左右 为解释不同区域相变程度的差异，根据试样尺 两侧剪切区域变形前后的相分布情况如图3所示. 寸和加载条件，对试样变形过程进行了有限元模拟. 变形前主要为奥氏体组织，六方马氏体含量较少，体 加载系统由入射杆、帽型样、透射杆组成.试样在变林 颖等: 高锰钢高速冲击时剪切区 TＲIP 行为的准原位分析 图 2 帽形样品的加工情况及标记位置 . ( a，b) 切割处理情况; ( c) 变形前截面尺寸及电子背散射衍射选区位置; ( d) 变形前截面形貌; ( e) 变形后截面形貌 Fig． 2 Processing conditions and marked positions of hat-shaped specimen: ( a，b) cutting method of the specimen; ( c) section size of specimen be￾fore deformation and selected position of EBSD; ( d) cross-section morphology of specimen before deformation; ( e) cross-section morphology of speci￾men after deformation 分进行实验． 变形前对截面剪切区( 约 1. 5 mm × 2 mm) 进行金相及电子背散射衍射技术观察，变形后 由于试样表面稍有磨损，所以经抛光、微浸蚀后做电 子背散射衍射分析，因此个别晶粒形貌略有改变． 冲击载荷的加载时间为 80 μs，应变率为 12000 s － 1， 试样高度方向变形为 9% ． 组织的取向和相分布信息通过背散射电子衍射 技术( EBSD) 测定，将试样进行机械抛光，依次用 2. 5、1 和 0. 5 μm 的金刚石抛光膏． 为了减小残余应 力和方便单个晶粒的观察，机械抛光后采用体积分 数4% 的硝酸乙醇溶液( 4% HNO3和96% C2H5OH) 腐蚀 40 ～ 60 s，并快速用乙醇清洗，冷风吹干． 腐蚀后的试样利用装有 HKL Channel 5 EBSD 探头的 ZEISS--ULTＲA55 场发射电镜显微镜进行相 分布、晶粒取向等的分析． 工作电压为 20 kV，工作 距离为16. 5 mm，样品台倾斜70°，光阑为120 μm，采 用 6 ～ 8 条菊池带标定． 为了对实验中观察到的现象进行辅助验证，借 助有限元就该实验所对应的试样尺寸和加载条件进 行了有限元模拟． 模拟后试样变形为 8. 92% ，与实 验测得的形变 9% 差距 很 小，说明模拟比较有可 信度． 2 实验结果 2. 1 剪切区不同位置相变程度的不均匀性 冲击前后试样剪切区域进行 EBSD 检测，左右 两侧剪切区域变形前后的相分布情况如图 3 所示． 变形前主要为奥氏体组织，六方马氏体含量较少，体 心马氏体含量几乎为零． 变形后六方马氏体和体心 马氏体含量增多，但由于变形量较小，所以相变不是 很显著． 由于冲击之后样品表面稍有磨损，且变形 后残余应力大，无法直接标定，所以经抛光后微浸蚀 做 EBSD，因此个别晶粒形貌略有改变． 由于变形后 样品剪切区下端略有翘曲，因此只对比剪切区上端 共 100 个晶粒的变形情况． 为便于定量分析，对各 个晶粒进行编号，并划分出距离剪切区中心线( 黑 色实线) 两侧各 300 μm( 绿色实线) 的区域以便与模 拟获得的结果进行对比． 观察发现，剪切区中心线 的两侧，相变程度存在差异，远离试样中心一侧相变 量多于另外一侧． 表 1 是试样左右两侧剪切区，距离剪切区中心 线两侧各 300 μm 的区域内各晶粒在变形前后三相 体积分数变化的平均值． 由于重新制样，使所观察 的晶粒截面发生变化，导致个别晶粒与变形前相比， 出现奥氏体体积分数增加的反常现象，这些晶粒在 图 3 中的编号分别为: 帽形样左侧剪切区域的 16、 25、36 号晶粒，以及右侧剪切区域的 35、52、53、55、 57、58、60 号晶粒共 10 个晶粒，为排除这些晶粒的 干扰，以剩余的 90 个晶粒进行统计． 根据统计结果 可知，从奥氏体减少量、六方马氏体和体心马氏体的 增加量来看，远离试样中心一侧都比另一侧多，说明 远离试样中心一侧受力更大，TＲIP 效应更显著． 2. 2 剪切区不同位置应变程度的不均匀性 为解释不同区域相变程度的差异，根据试样尺 寸和加载条件，对试样变形过程进行了有限元模拟． 加载系统由入射杆、帽型样、透射杆组成． 试样在变 · 507 ·